申請(qǐng)日2014.04.25

　　公開(公告)日2014.08.13

　　IPC分類號(hào)C02F9/04; C02F1/44; C02F1/24

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種外循環(huán)式加壓溶氣氣浮-膜分離水處理方法，包括如下步驟：a、將待處理廢水加藥，經(jīng)混凝系統(tǒng)完成混凝反應(yīng);b、混凝后的廢水進(jìn)入氣浮系統(tǒng)進(jìn)行部分回流加壓溶氣氣浮;c、經(jīng)過(guò)氣浮處理后的氣浮出水進(jìn)入膜分離系統(tǒng)，氣浮出水在膜組件的作用下完成膜分離過(guò)程，得到處理后的凈水和濃水，經(jīng)膜分離后得到的濃水由膜分離池底部打入所述步驟b氣浮系統(tǒng)的溶氣罐中，形成溶氣水。本發(fā)明的方法能夠有效緩解膜污染，提高膜通量，并解決現(xiàn)有膜-氣浮設(shè)備中氣浮效率低的問(wèn)題，更有效地發(fā)揮氣浮作用，能夠適用于較高濃度廢水的深度處理。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種外循環(huán)式加壓溶氣氣浮-膜分離水處理方法，包括如下步驟：

　　a、將待處理廢水加藥，經(jīng)混凝系統(tǒng)完成混凝反應(yīng);

　　b、混凝后的廢水進(jìn)入氣浮系統(tǒng)進(jìn)行部分回流加壓溶氣氣浮;

　　c、經(jīng)過(guò)氣浮處理后的氣浮出水進(jìn)入膜分離系統(tǒng)，氣浮出水在膜組件的作用 下完成膜分離過(guò)程，得到處理后的凈水和濃水，經(jīng)膜分離后得到的濃水由膜分 離池底部打入所述步驟b氣浮系統(tǒng)的溶氣罐中，形成溶氣水。

　　2.如權(quán)利要求1所述的水處理方法，其特征在于，所述步驟a中混凝系統(tǒng) 包含三個(gè)混凝區(qū)，待處理廢水依次流經(jīng)第一混凝區(qū)、第二混凝區(qū)和第三混凝區(qū)， 所述第一混凝區(qū)的攪拌速度高于第二混凝區(qū)的攪拌速度，第二混凝區(qū)的攪拌速 度高于第三混凝區(qū)的攪拌速度。

　　3.如權(quán)利要求2所述的水處理方法，其特征在于，待處理廢水流經(jīng)第一混 凝區(qū)的攪拌速度為100-400s-1，廢水流經(jīng)第二混凝區(qū)的攪拌速度為50-200s-1， 廢水流經(jīng)第三混凝區(qū)的攪拌速度為20-100s-1。

　　4.如權(quán)利要求1所述的水處理方法，其特征在于，所述步驟b混凝系統(tǒng)中 溶氣罐的工作壓力為3-4bar。

　　5.如權(quán)利要求1所述的水處理方法，其特征在于，所述步驟b中所述部分 回流加壓溶氣氣浮的回流比為20-50%。

　　6.一種外循環(huán)式加壓溶氣氣浮-膜分離水處理裝置，其特征在于，該裝置包 括依次連接的混凝系統(tǒng)、氣浮系統(tǒng)和膜分離系統(tǒng);所述氣浮系統(tǒng)包括氣浮池、 溶氣釋放器、刮渣器和溶氣罐，所示氣浮池由導(dǎo)流擋板分隔成接觸室和分離室， 所述接觸室底部設(shè)置溶氣釋放器，溶氣釋放器同所述氣浮池外部設(shè)置的溶氣罐 連接，所述分離室頂部設(shè)置刮渣器;所述膜分離系統(tǒng)包括膜分離池和膜分離組 件，膜分離組件設(shè)置在膜分離池內(nèi)，所述膜分離池的濃水出口同所述氣浮系統(tǒng) 的溶氣罐連接，以用于將經(jīng)膜分離后的濃水打入溶氣罐形成溶氣水。

　　7.如權(quán)利要求6所述的水處理裝置，其特征在于，所述混凝系統(tǒng)中設(shè)置三 個(gè)混凝區(qū)。

　　8.如權(quán)利要求6所述的水處理裝置，其特征在于，所述氣浮系統(tǒng)中，所述 溶氣釋放器為釋放出的氣泡直徑為10-100微米的高效釋放器。

　　9.如權(quán)利要求6所述的水處理裝置，其特征在于，所述氣浮系統(tǒng)中，所述 溶氣釋放器位于氣浮池中廢水進(jìn)水口下方，且溶氣釋放器釋放溶氣水的方向與 廢水進(jìn)水口的進(jìn)水方向垂直。

　　10.如權(quán)利要求6所述的水處理裝置，其特征在于，該裝置還包括膜清洗系 統(tǒng)，膜清洗系統(tǒng)由膜分離系統(tǒng)凈水出水端同反沖洗閥、反沖洗泵和儲(chǔ)水箱連接 構(gòu)成。

　　說(shuō)明書

　　一種外循環(huán)式加壓溶氣氣浮-膜分離水處理方法及裝置

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種水處理方法，特別是涉及一種外循環(huán)式加壓溶氣氣浮-膜分 離水處理方法，本發(fā)明還涉及一種外循環(huán)式加壓溶氣氣浮-膜分離水處理裝置。

　　背景技術(shù)

　　膜分離技術(shù)因其在水處理領(lǐng)域的諸多優(yōu)勢(shì)，如出水水質(zhì)優(yōu)良、占地面積小、 出水水質(zhì)波動(dòng)小、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等，已成為目前研究與應(yīng)用的熱點(diǎn)。近年 來(lái)，隨著膜分離技術(shù)的逐漸成熟和成本的下降，已被廣泛地應(yīng)用于水和廢水的 處理中。不過(guò)，膜技術(shù)本身存在著一定的制約因素，如膜污染及膜材料本身的 劣化嚴(yán)重影響了產(chǎn)水率及出水水質(zhì)。為保證膜分離過(guò)程的穩(wěn)定性，一般需在膜 前設(shè)置預(yù)處理工藝，以控制膜前進(jìn)水水質(zhì)、最大程度地降低膜污染。

　　近年來(lái)，一些研究人員將氣浮作為膜分離的預(yù)處理方法，開發(fā)氣浮-膜分離 集成技術(shù)，以控制膜污染。氣浮是污水及飲用水處理工藝中常用的方法之一， 主要用于去除密度與水相近、無(wú)法自然沉降又難于自然上浮的懸浮雜質(zhì)，具有 分離效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于含油廢水和印染廢水的處理、 紙漿脫墨、土壤改良、藻類以及重金屬離子的去除等。根據(jù)氣泡產(chǎn)生方式，氣 浮可分為溶氣氣浮、散氣氣浮、電氣浮、生物及化學(xué)氣浮等。而根據(jù)氣泡從水 中析出時(shí)所處壓力的不同，溶氣氣浮還可分為真空式氣浮與加壓溶氣氣浮兩種。 其中加壓溶氣氣浮是將空氣在一定壓力的作用下溶解于處理水中，然后驟然減 至常壓，溶解于水的空氣便以微小氣泡(直徑一般為10-100um)形式從水中逸 出，與水中的懸浮物粘附在一起浮至水面形成浮渣，實(shí)現(xiàn)固-液分離。加壓溶氣 氣浮形成的氣泡細(xì)微、粒度均勻、密集度大，因此處理效果好。此外，加壓溶 氣氣浮還具有水力負(fù)荷高，池體結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行穩(wěn)定，便于管理和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)， 因此應(yīng)用較為廣泛。根據(jù)溶氣水來(lái)源及水量的不同，加壓溶氣氣浮又可分為全 流程加壓溶氣氣浮、部分加壓溶氣氣浮和部分回流加壓溶氣氣浮三種。其中部 分回流加壓溶氣氣浮由于具有能耗低、藥劑利用率高、處理效果優(yōu)良等特點(diǎn)， 應(yīng)用最為廣泛。氣浮法不僅可以用作預(yù)處理技術(shù)，也可用于污(廢)水的深度 處理。不過(guò)，用于深度處理時(shí)，氣浮法處理后的出水水質(zhì)不夠優(yōu)良，且受很多 因素影響，波動(dòng)較大，不能滿足對(duì)水質(zhì)要求較高的回用場(chǎng)合。

　　氣浮和膜分離技術(shù)的結(jié)合，一方面可以解決氣浮出水水質(zhì)差、出水水質(zhì)波 動(dòng)大等問(wèn)題;另一方面可以緩解膜污染，提高膜出水的水質(zhì)，保證膜分離過(guò)程 運(yùn)行的穩(wěn)定性。因此，氣浮-膜分離集成技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景。

　　不過(guò)，目前的研究以及有關(guān)專利大多采用一體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如專利號(hào)為 200920167835.0的實(shí)用新型專利和專利號(hào)分別為201010171419.5、 201010566493.7的發(fā)明專利，即氣浮分離系統(tǒng)與膜分離系統(tǒng)在同一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)。 該設(shè)計(jì)具有設(shè)備集成程度高，占地面積小的優(yōu)點(diǎn)，但處理污染物濃度較高的廢 水時(shí)，膜污染十分嚴(yán)重，因此適用于處理微污染水。同時(shí)，也有專利將氣浮分 離系統(tǒng)與膜分離系統(tǒng)分開設(shè)置，如專利號(hào)為201120273411.X的實(shí)用新型專利， 采用原水首先進(jìn)入膜分離系統(tǒng)，濃水隨后進(jìn)入氣浮分離系統(tǒng)的處理方式。該設(shè) 計(jì)仍然存在不能處理濃度較高廢水的問(wèn)題。此外，上述專利大多采用散氣式氣 浮，氣泡較大，氣浮分離效率低。針對(duì)這些問(wèn)題，本發(fā)明提出一種可用于較高 濃度廢水處理的部分回流加壓溶氣氣浮-膜分離集成工藝及裝置。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種外循環(huán)式加壓溶氣氣浮-膜分離水處 理方法，能夠有效緩解膜污染，提高膜通量，并解決現(xiàn)有膜-氣浮設(shè)備中氣浮效 率低的問(wèn)題，更有效地發(fā)揮氣浮作用，能夠適用于較高濃度廢水的深度處理。

　　為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種外循環(huán)式加壓溶氣氣浮-膜分離水 處理方法，包括如下步驟：

　　a、將待處理廢水加藥，經(jīng)混凝系統(tǒng)完成混凝反應(yīng);

　　b、混凝后的廢水進(jìn)入氣浮系統(tǒng)進(jìn)行部分回流加壓溶氣氣浮;

　　c、經(jīng)過(guò)氣浮處理后的氣浮出水進(jìn)入膜分離系統(tǒng)，氣浮出水在膜組件的作用 下完成膜分離過(guò)程，得到處理后的凈水和濃水，經(jīng)膜分離后得到的濃水由膜分 離池底部打入所述步驟b氣浮系統(tǒng)的溶氣罐中，形成溶氣水。

　　上述水處理方法，其中，所述步驟a中混凝系統(tǒng)包含三個(gè)混凝區(qū)，待處理廢 水依次流經(jīng)第一混凝區(qū)、第二混凝區(qū)和第三混凝區(qū)，所述第一混凝區(qū)的攪拌速 度高于第二混凝區(qū)的攪拌速度，第二混凝區(qū)的攪拌速度高于第三混凝區(qū)的攪拌 速度。優(yōu)選地，待處理廢水流經(jīng)第一混凝區(qū)的攪拌速度為100-400s-1，廢水流 經(jīng)第二混凝區(qū)的攪拌速度為50-200s-1，廢水流經(jīng)第三混凝區(qū)的攪拌速度為 20-100s-1。這樣設(shè)置可以使混凝后產(chǎn)生的絮體結(jié)構(gòu)緊實(shí)且容易上浮，提高氣浮 分離效率，提高出水水質(zhì)。由于氣浮是通過(guò)產(chǎn)生的微氣泡粘附包裹污染物的絮 體上升至分離池表面再被刮除從而達(dá)到分離的目的，氣浮的去除原理要求絮體 結(jié)構(gòu)緊實(shí)且易于上浮，若絮體尺寸過(guò)大或結(jié)構(gòu)松散，在氣浮過(guò)程中絮體可能會(huì) 在上浮過(guò)程中破碎，或者難于上浮，進(jìn)而影響固液分離效果和出水水質(zhì)指標(biāo)。 本發(fā)明在第一混凝區(qū)采用快速攪拌，在第二混凝區(qū)采用中速攪拌，在第三混凝 區(qū)采用慢速攪拌，能夠在第一混凝區(qū)內(nèi)將混凝形成的大塊絮體打散，形成結(jié)構(gòu) 緊實(shí)且易于上浮的絮體，在第二和第三混凝區(qū)保持絮體的緊實(shí)結(jié)構(gòu)，三個(gè)混凝 區(qū)的設(shè)置以及先快后慢的攪拌速度的設(shè)置既保證了廢水在混凝系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)充分 混凝，又實(shí)現(xiàn)了保持形成結(jié)構(gòu)緊實(shí)的絮體，能夠?yàn)楹罄m(xù)的氣浮系統(tǒng)提供有利于 氣浮操作的絮體，有效的提高了分離效果和出水水質(zhì)。

　　上述水處理方法，其中，所述步驟b混凝系統(tǒng)中溶氣罐的工作壓力為3-4bar。

　　上述水處理方法，其中，所述步驟b中所述部分回流加壓溶氣氣浮的回流比 為20-50%。本發(fā)明中所述回流比是指膜分離池中回流的濃水量同本發(fā)明水處理 方法中待處理的原水總量的比值。

　　本發(fā)明的外循環(huán)式加壓溶氣氣浮-膜分離水處理方法具有如下有益效果：

　　1、本發(fā)明方法中采用的混凝系統(tǒng)、氣浮系統(tǒng)和膜分離系統(tǒng)，均各自獨(dú)立， 能夠保證各處理單元的水力停留時(shí)間，提高分離效率，并且將氣浮系統(tǒng)與膜分 離系統(tǒng)互相獨(dú)立設(shè)置，污水經(jīng)氣浮后再進(jìn)入膜分離系統(tǒng)，有效地緩解了膜污染， 提高出水水質(zhì);

　　2、本發(fā)明方法中將膜分離得到的濃水作為加壓溶氣氣浮的溶氣水，顯著降 低了膜污染，提高了膜組件運(yùn)行時(shí)間，并且解決了使用膜出水即膜分離凈水或 其他水源作為溶氣水造成的水資源消耗問(wèn)題，不產(chǎn)生二次污染，現(xiàn)有技術(shù)中， 膜分離池內(nèi)的濃水通常是采取連續(xù)排放或者根據(jù)膜污染的情況進(jìn)行定期排放， 而本發(fā)明的方法中，采用膜分離濃水作為氣浮的溶氣水，無(wú)需再對(duì)膜分離池內(nèi) 的濃水進(jìn)行排放，有效解決了原有膜分離池內(nèi)濃水排放造成的污染以及水資源 浪費(fèi)問(wèn)題;

　　3、本發(fā)明方法中的混凝系統(tǒng)中設(shè)置三個(gè)混凝區(qū)，在第一混凝區(qū)采用快速攪 拌，在第二混凝區(qū)采用中速攪拌，在第三混凝區(qū)采用慢速攪拌，能夠在第一混 凝區(qū)內(nèi)將混凝形成的大塊絮體打散，形成結(jié)構(gòu)緊實(shí)且易于上浮的絮體，在第二 和第三混凝區(qū)保持絮體的緊實(shí)結(jié)構(gòu)，能夠?yàn)楹罄m(xù)的氣浮系統(tǒng)提供有利于氣浮操 作的絮體，有效的提高了分離效果和出水水質(zhì)。

　　4、本發(fā)明的方法適于處理污染物濃度較高的廢水，能夠處理COD高達(dá) 1600mg/L的廢水。

　　本發(fā)明還提供了一種外循環(huán)式加壓溶氣氣浮-膜分離水處理裝置，該裝置包 括依次連接的混凝系統(tǒng)、氣浮系統(tǒng)和膜分離系統(tǒng);所述氣浮系統(tǒng)包括氣浮池、 溶氣釋放器、刮渣器和溶氣罐，所示氣浮池由導(dǎo)流擋板分隔成接觸室和分離室， 所述接觸室底部設(shè)置溶氣釋放器，溶氣釋放器同所述氣浮池外部設(shè)置的溶氣罐 連接，所述分離室頂部設(shè)置刮渣器;所述膜分離系統(tǒng)包括膜分離池和膜分離組 件，膜分離組件設(shè)置在膜分離池內(nèi)，所述膜分離池的濃水出口同所述氣浮系統(tǒng) 的溶氣罐連接，以用于將經(jīng)膜分離后的濃水打入溶氣罐形成溶氣水。

　　上述水處理裝置，其中，所述混凝系統(tǒng)中設(shè)置三個(gè)混凝區(qū)。

　　上述水處理裝置，其中，所述氣浮系統(tǒng)中，所述溶氣釋放器為釋放出的氣泡 直徑為10-100微米的高效釋放器。

　　上述水處理裝置，其中，所述氣浮系統(tǒng)中，所述溶氣釋放器位于氣浮池中廢 水進(jìn)水口下方，且溶氣釋放器釋放溶氣水的方向與廢水進(jìn)水口的進(jìn)水方向垂直， 以使釋放的微氣泡能夠與廢水中的絮體得到充分接觸，使絮體粘附在微氣泡上， 提高氣浮分離效果。

　　上述水處理裝置，其中，該裝置還包括膜清洗系統(tǒng)，膜清洗系統(tǒng)由膜分離系 統(tǒng)凈水出水端同反沖洗閥、反沖洗泵和儲(chǔ)水箱連接構(gòu)成。

　　采用本發(fā)明的水處理裝置進(jìn)行水處理的過(guò)程中，待處理廢水加藥后在帶有攪 拌的混凝系統(tǒng)內(nèi)完成混凝過(guò)程，混凝液隨后進(jìn)入氣浮池，混凝過(guò)程中產(chǎn)生的絮 體粘附于加壓溶氣釋放器產(chǎn)生的微小氣泡上，浮至水面上層，氣浮出水經(jīng)由氣 浮池底部小孔導(dǎo)流管進(jìn)入膜分離池，通過(guò)氣泵對(duì)膜組件進(jìn)行曝氣，在曝氣所產(chǎn) 生的上升水流和上升氣泡的作用下，膜分離池內(nèi)形成自導(dǎo)流框架內(nèi)至框架外的 水流循環(huán)，被處理的廢水平行于膜表面流動(dòng)，有利于降低膜表面污染物的沉積 和吸附，緩解濃差極化現(xiàn)象。膜分離產(chǎn)生的濃水流入加壓溶氣氣浮系統(tǒng)，作為 溶氣水水源，膜分離凈水進(jìn)入儲(chǔ)水箱，完成廢水處理。

　　本發(fā)明外循環(huán)式加壓溶氣氣浮-膜分離水處理裝置采用分體式結(jié)構(gòu)，能夠保 證各處理單元的水力停留時(shí)間，采用加壓溶氣氣浮提高了氣浮效率。膜分離系 統(tǒng)處理的是氣浮的出水，膜分離后的濃水經(jīng)溶氣后作為氣浮系統(tǒng)的溶氣水回流， 對(duì)于同樣的原水，膜分離池的污染物濃度降低，能夠有效控制膜污染，保證出 水水質(zhì)，提高膜組件運(yùn)行時(shí)間，而且，將膜分離濃水作為加壓溶氣氣浮的水源， 解決了使用膜出水即膜分離凈水或其他水源作為溶氣水造成的水資源消耗問(wèn) 題，不產(chǎn)生二次污染，同時(shí)也解決了濃水排放造成污染以及水資源浪費(fèi)問(wèn)題。 本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)靈活，易于操作，能夠適用于處理污染物濃度較高的廢水。